受力分析与物体平衡.ppt

本专题内容在近几年的高考试题中均有体现，若单独考查，则大多数情况是以选择题的形式出现，难度适中，若综合考查则常渗透于综合计算题中，更多的是体现在实际问题中，甚至与功和能，电场中的带电粒子，磁场中的通电导线和带电粒子，电磁感应等结合起来，作为综合试题中的一个知识点加以体现，因此在复习本专题时，应做到熟练掌握受力分析，正确理解运动和力的关系、并趋向于用牛顿运动定律解决生活、科技、生产实际问题,1相互作用,2牛顿运动定律,(2)方向：竖直向下 2弹力 (1)产生条件：两个物体接触，且接触面之间有弹性形变 友情提示弹力的有无常用“假设法”并结合运动状态来判断,(2)大小：弹簧的弹力可由Fkx(胡克定律)计算式中x是弹簧的形变量，F是弹簧的弹力 绳、杆及其他物体间的弹力一般都要用牛顿运动定律或平衡条件求解 (3)方向：压力和支持力的方向垂直于接触面且指向被压或被支持的物体 绳的拉力一定沿绳而指向绳收缩的方向同一根轻绳各处的拉力都相等 杆的作用力未必沿杆方向，要结合所受的其他力和物体运动状态来分析,3摩擦力 (1)产生条件：两物体间有弹力，接触面不光滑，有相对运动或相对运动趋势 (2)方向：对滑动摩擦力，沿接触面，和物体相对运动的方向相反；对静摩擦力，沿接触面，和物体相对运动趋势的方向相反 (3)大小：滑动摩擦力：FfFN.FN为接触面之间的正压力，不一定等于物体重力,静摩擦力：0FfFm，随其他受力和运动状态的改变而改变 警示(1)相对运动或相对运动趋势的方向与物体的运动方向可能相反，也可能相同即摩擦力既可充当阻力，也可充当动力 (2)FfFN只用来计算滑动摩擦力静摩擦力的大小常需对物体进行受力分析和运动分析，然后利用平衡条件或牛顿运动定律确定,5洛伦兹力 (1)大小：F洛qvB(v是垂直磁场的有效速度) (2)方向：由左手定则判断 6安培力 (1)大小：F安BIL(L为垂直磁场的有效长度) (2)方向：由左手定则判断,友情提示(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现 (2)F洛B，F洛v，即F洛永远垂直于B与v所决定的平面，但B、v未必垂直 (3)F安B，F安I，即F安垂直于B与I所决定的平面，但B与I未必垂直,二、力的计算 1运算法则：平行四边形定则(或三角形定则)如图所示，F1、F2为分力，F为合力，且|F1F2|F|F1F2|. 2常用方法：合成法、分解法、正交分解法,警示使用分解法的关键是明确力的作用效果，确定分力的方向，然后画出平行四边形,3求解平衡问题极值的方法 (1)解析法：根据平衡条件列方程，利用数学方法求极值 (2)图解法：根据物体的平衡条件作力的矢量图，利用矢量三角形和相似三角形动态分析求解 友情提示(1)三个力作用下物体平衡，这三个力共线或共点，且共点的三力构成闭合的矢量三角形 (2)几个互不平行的力作用在物体上，使物体处于平衡状态，则其中一部分力的合力必与其余部分力的合力等大反向,例1(2011盐城模拟)如图所示，表面粗糙的斜面体A放置在水平面上，物块P被平行于斜面的弹簧拴着静止在斜面上，弹簧的另一端固定在挡板B上关于P、A受力情况的分析，正确的是(),A物块P一定受到斜面体A对它的摩擦力作用 B斜面体A一定受到水平面对它的摩擦力作用 C斜面体A对物体P的作用力一定竖直向上 D地面对斜面体A的作用力一定竖直向上,解析研究整体，整体受重力和水平面对整体竖直向上的支持力，由平衡条件可知，水平面对斜面体无摩擦力的作用，故选项D对，B错；物块P一定受重力和斜面体对它的支持力，弹簧可能拉伸、压缩或处于原长，斜面体对物体P摩擦力的有无及方向与弹簧的形变有关系，选项A、C均错 答案D,(2011青岛模拟)如图所示，截面为三角形的木块a上放置一铁块b，三角形木块竖直边靠在竖直且粗糙的竖直面上，现用竖直向上的作用力F，推动木块与铁块一起向上匀速运动，运动过程中铁块与木块始终保持相对静止，则下列说法正确的是(),A木块a与铁块b间一定存在摩擦力 B木块与竖直墙面间一定存在水平弹力 C木块与竖直墙面间一定存在摩擦力 D竖直向上的作用力F大小一定大于铁块与木块的重力之和 答案A,解析铁块b匀速运动，故铁块b受重力、斜面对它的垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的静摩擦力，选项A正确；将a、b看做一个整体，竖直方向：FGaGb，选项D错误；整体水平方向不受力，故木块与竖直墙面间不存在水平弹力，没有弹力也就没有摩擦力，选项B、C均错.,例2(2011海南)如图所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力(),A等于零 B不为零，方向向右 C不为零，方向向左 D不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右 解析物块匀速下滑，由平衡条件可知物块受到斜劈的作用力的合力竖直向上，根据牛顿第三定律可知物块对斜劈的作用力的合力竖直向下，故斜劈没有相对地面运动的趋势，即不受地面对它的摩擦力，选项A正确 答案A,(2011山东)如图所示，将两块相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Ffa0，b所受摩擦力Ffb0，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间(),AFfa大小不变 BFfa方向改变 CFfb仍然为零 DFfb方向向右 答案AD 解析右侧细绳剪断瞬间，其拉力变为零弹簧上的弹力不变，物体b受水平向右的摩擦力，选项D正确；剪断细绳瞬间，由于弹簧上的弹力不变，物体a所受摩擦力不变，选项A正确.,答案C,(2011江苏)如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为(),答案A,例4(2011金丽衢十二校模拟)两光滑平板OM、ON构成一具有固定夹角075的V形槽，一球置于槽内，用表示ON板与水平面之间的夹角，如图所示调节ON板与水平面之间的夹角，使球对ON板压力的大小正好等于球所受重力的大小，则在下列给出的数值中符合条件的夹角值是(),A15B30 C45D60 解析受力分析如图所示，OM对球的弹力为F1，ON对球的弹力为F2G，F1、F2的合力F3与重力等大反向则有：2180，1800，解得：30. 答案B,(2011济南模拟)如图所示，质量为m的物体，放在质量为M的斜面体上，斜面体放在水平粗糙的地面上，物体和斜面体均处于静止状态当在物体上施加一个水平力F，且F由零逐渐增大的过程中，物体和斜面体仍保持静止状态在此过程中，下列判断正确的是(),A物体受到的摩擦力逐渐增大 B斜面体对物体的支持力逐渐增大 C地面受到的压力逐渐增大 D地面对斜面体的摩擦力由零逐渐增大 答案BD,解析本题利用极值法和特殊位置法即可求解，当水平力F为零时，物体受到的摩擦力沿斜面向上，且大小为mgsin；当水平力F逐渐增大时，沿斜面方向：mgsinFcosf，故摩擦力先减小，当mgsinFcos时，摩擦力减小为零，后沿斜面向下且逐渐增大，故选项A错误；垂直斜面方向：FNmgcosFsin，故选项B正确；对物体、斜面体整体受力分析可以看出，竖直方向上地面支持力和重力平衡，故选项C错误；水平方向上推力F和地面对斜面体的摩擦力平衡，选项D正确.,A30B45 C60D90 解析对导体棒进行受力分析，如图所示，,受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、与运动方向相反的摩擦力，故要使导体棒做匀速直线运动，则安培力需为动力，则设磁场方向与轨道平面成角向左斜向上，由左手定则可知安培力方向与磁场垂直斜向右上方，如图所示，则BIlsinFN FNBIlcosmg 联立、式可得,答案C,(2011上海)如图，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O，O，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为.则磁感应强度方向和大小可能为(),答案BC,解析如图为沿x轴负方向观察时的侧面图，由平衡条件可知，导线静止时，导线所受安培力F在重力和绝缘细线的拉力T的反向延长线之间，如图所示,